发明名称 短路电弧熔接装置与方法
摘要 在短路电弧熔接内减少溅粒及充许较佳半自动熔接之装置与方法,此种熔接方法系使用一单独之直流电源供给,以供产生通过熔接线之熔接电流,该熔接线系从固定座及在此熔接线与在工作件上熔化金属池处该工作件间延伸各项可变之距离。于熔接线系从固定座往工作件馈输时,熔接电流系响应电弧电压而流动,而熔接线则藉工作件而受到连续之诸工作循环,每一此等循环包括一发弧情况及一短路情况,在该发弧情况期间该线系与该池隔开,而在短路情况期间,在该线尾端所形成之熔化金属球先接触金属池,然后藉吻接作用从该线移转至工作件。在此种熔接操作法中,本发明包括每一熔接循环之发弧情况期间施加预选能量于该线之内。该预选能量超过熔化一指定之金属容积以形成一一致之熔化金属球于该线尾端上面所需之已知能量。该恒定能量系在从线固定座伸出之线之电阻加热与一循环每一发弧情况期间电弧所产生之阳极加热二者间加以区分。因此不管线延伸或伸出量之各项改变,恒定能量系输入该熔接线之尾端。
申请公布号 TW147880 申请公布日期 1990.12.21
申请号 TW078109452 申请日期 1989.12.07
申请人 林肯电气公司 发明人 艾立特.凯.史塔瓦;约翰.姆.派克斯
分类号 B23K9/00 主分类号 B23K9/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 l.一种短路电弧熔接之装置,包括一单独之直流电源供给装具,以供产生不同位准之熔接电流,使其通过一熔接线,而该线系从一固定座及在该线与工作件一熔化金属池处该工作件间延伸各可变之距离,该电流系在电弧电流动,该装置之馈线装具系供从该固定座将上述线往该工作件馈送,而该熔接线因此而遭受连续之熔接循环,每一该等循环包括一电弧情况,该线在此电弧情况期间系与熔化金属池隔离,而施加至该线之能量会超过某一指定値,以使该线尾端之温度升高至熔化温度,而在该线之尾端形成一熔化金属球及一短路情况,在此短路情况期间,该线尾端之上述熔化金属球先与该熔化金属池接触,然后藉柱颈作用从该线移转至该工作件,而吻颈作用会使该熔化金属球从该线断开,而在下一熔接循环内引发一电弧,其特点包括:于引发该发弧情况时产生一宦流脉波之装具,该电流脉波具有一增加于第一一般位准之电流之第一出现之电浆提升部份及一拥有第二一般电流位准之第二出现电装部份,包括一熔接循环之该置流脉波期间总计施加至该线能旦用之装具,于该总计能量所到达之预选値大于该指定値时终止该熔接循环之该电流脉波用之装具,及包括该电流脉波终止后与至该熔接循循环下一短路情况时,于该线与该工作件之间施加一低位准背景电流用之装具。2﹒根据申请专利范围第1项之装置,其中之该能量总计工具包括瓦特信号当作该电弧电压及该熔接电流瞬间乘积之产生装具,及至少于该电流脉波期间积合该瓦特信号用之装具,俾于该电流脉波进行时能提供一可指示施加至该线能量之信号。3﹒根据申请专利范围第2项之装置,含有调整该第一一般电流位准用之装具,使可于该脉波之上述第一部份之期间能维持该瓦特信号于一般情况均属恒定之値。4﹒根据申请专利范围第3项之装置,其中该调整装具包括一控制该电源供给用之脉宽调变器截波电路及装具供响应该瓦特信号偏离该一般恒定値之各项偏差以改变该截波电路之脉波宽度。5﹒根据申请专利范围第1项之装置,包括供调整该第一一般电流位准用之装具,俾于该脉波之上述第一部份期间,可维时该瓦特信号于一一般恒定之値。6﹒根据申请专利范围第5项之装置,其中该调整装具包括一控制该电源供给用之脉宽调变器截波电路及响应偏离该一般恒定値之各项偏差以改变该截波电路该脉波宽度用之装具。7﹒根据申请专利范围第2项之装置.包括供调整该第一一般电流位准用之装具,俾于该脉波之上述第一部份期间可维持一恒定之电流位准。8﹒根据申请专利范围第7项之装置,其中该调整装只包括一控制该电源供给用之脉宽调受器截波电路,及供响应该第一一般电流位准偏离该恒定电流位准之各项偏差,以改变该截波电路之该脉波宽度用之装具。9﹒根据申请专利范围第1项之装置,包括供调整该第一一般电流位准用之装具,俾于该脉波之上述第一部份期间可维持一恒定之电流位准。10﹒根据申请专利范围第9项之装置,其中之该调整装具包括一控制该电源供给用之脉宽调受器截波电路,及供响应该第一一般电流位准偏离该恒定电流位准之各项偏差以改理该截波电路之该脉波宽度。11﹒根据申请专利范围第2项之装置,其中之该电流脉波包括该第二次出现部份后面之第三出现部份。12﹒根据申请专利范围第11项之装置,其中之该电流脉波之上述第一出现部份具有一固定之期间。13﹒根据申请专利范围第12项之装置,其中之该电流脉波之上述第二次出现部份具有一固定之期间。14﹒根据申请专利范围第1项之装置,其中之该电流脉波包括上述第二出现部份后之第三出现部份。15﹒根据申请专利范围第14项之装置,其中之该电流脉波之上述第一出现部份具有一固定期间。16. 根据申请专利范围第15项之装置,其中之该电流脉波之上述第二出现部份具有一固定之期间。17﹒根据申请专利范围第2项之装置,其中该电流脉波之上述第一出现部份具有一固定之期间。18﹒根据申请专利范围第1项之装置,其中该电流脉波之上述第一出现部份具有一固定之期间。19. 根据申请专利范围第3项之装置,其中该电流脉波之第一出现部份具有一固定之期间。20﹒根据申请专利范围第4项之装置,其中该电流脉波之第一出现部份具有一固定之期间。21﹒根据申请专利范围第5项之装置,其中该电流脉波之第一出现部份具有一固定之期间。22﹒根据申请专利范围第7项之装置,其中该电流脉波之第一出现部份具有一固定之期间。23﹒根据申请专利范围第1项之装置,包括于该熔接循环之上述短路情况期间抑制该总计工具用之装具。24﹒根据申请专利范围第1项之装置,其中该熔接循环具有一般为固定之重覆频率,而该电源供给包括以大致上大于该重覆频率之一脉波频率跨越该线及工作件施加连续之输入电流脉波之装具及包括于该熔接循环期间调整该线与该工作件间之电流流量之脉波宽度改变装具。25﹒根据申请专利范围第23项之装置,其中该脉波之频率大于10千赫。26﹒根据申请专利范围第25项之装置,其中该脉波之频率约为20千赫。27﹒根据申请专利范围第2项之装置,其中该熔接循环具有一一般为固定之重覆频率,而让电源供给包括以大致上大于该重覆频率之一脉波频率跨越该线及工作件施加连续输入电流脉波之装具,及包括于该熔接循环时间调整该线与该工作件间电流流量用之脉波宽度改变装具。28﹒根据申请专利范围第27项之装置,其中该脉波之频率大于10千赫。29﹒根据申请专利范围第28项之装置,其中该脉波之频率约为20千赫。30﹒根据申请专利范围第24项之装置,包括一供引导该输入脉波于该线与该工作件间之开关装具、一与该开关为并联之高阻抗支路、及包括于该熔化金属球破裂以引发上述电弧之直前之该短路情况期间断开该开关用之装具。31﹒根据申请专利范围第27项之装置,包括一引导该输入脉波跨越该线与该工作件间之开关装具、一与该开关为并联之高阻抗支路、及包括于该熔化金属金属破裂以引发上述电弧之直前之该短路情况期间断开该开关用之装具。32﹒一种短路电弧熔接之装置,包括一单独直流电源供给装具,以供产生不同位准之熔接电流,使其通过从一固定座延伸及在熔接线与工作件上熔化金属池处之该工作件间延伸各项可变距离之熔接线,该电流系在应电弧电压而流动,而该熔接线则因此而受到连续之熔接循环,每一各该熔接循环包括一发弧情况,在此情况期间该线系与该金属池隔开,而施加于该线之能量会超过一可使该线尾端之温度升至一熔化温度之指定値,俾可于该线之尾端构成一熔化金属球及一短路情况,而在此短路情况期间,该线尾端上之该熔化金属球系先接触该熔化金属池,然后藉吻颈作用使该熔化金属球与该线断开而从该线转移至工作件,以引发下一熔接循环内之电弧,该'项特性(改良)包括:于该熔接循环每一发弧情况之选定起始部份期间施加一预选能量于该线之装具,该预选能量超过该指定値一预先预定之量。33﹒根据申请专利范围第32项之装置包括供该发弧情况之上述选定部份期间表示施加于该线之瞬间瓦特之一信号用之装具、积合该瓦特信号用之装具、总计该积合瓦特信号用之装具及于该总计积合瓦特信号到达该预选能量时转理该电源供给为背景持续情况。33﹒根据申请专利范围第33项之装置,其中该电源供给包括一直流输出由派宽调变器控制之直流截波电路、操作该脉宽调变器于大于10千赫之一频率之装具、及藉减少电流脉波之宽度以降低通至该线熔接电流之装具,该电流脉波系于上述总计积合瓦特信号到达上述预先选定之能量时由该脉宽调变器所通过。35﹒根据申请专利范围第34项之装置,包括装具保供于固特该瓦特信号于一固定値之该发弧情况之一指定部份之期间控制熔接电流之用。36﹒根据申请专利范围第33项之装置,包括装具系供于固持该瓦特信号于一固定値之该发弧情况之一指定部份之期间控制熔接电流之用。37﹒根据申请专利范围第32项之装置,包括装具系供每一各该熔接循环之上述选定部份至少有一部份之期间维持一一般为恒定之瓦特位准。38﹒一种使用供产生不同位准之熔接电流用之单独直流电供给装具之短路电弧熔接方法,该熔接电流系通过从固定座延伸及在该熔接线与在工作件一熔化金属池处工作件间延伸各项可变距离之熔接线,该电流系在应电弧电压而流动,而该熔接线系受到连续之熔接循环,每一各该熔接循环包括一发弧情况,该线在此发弧情况时间系与该池隔开,而施加至该线之能量会超过一指定値,以使该线尾端之温度升高至一熔化温度,俾在该线端形成熔化金属球及一短路情况,便在该线尾端之上述熔化金属球在此短路情况期间先接触金属池,然后藉吻颈作用使该熔化金属球与该线断开而从该线移转至该工作件,以引发次一熔接循环内之电弧,该方法包括下列各步骤:(a)于该发弧情况起始时产生一电流脉波,该电流脉波具有第一出现之电浆提升部份及增加至第一一般电流位准之电流与第二出现之电浆部份及第二一般电流位准;(b)总计一熔接循环之该电流脉波期间施加于该线之能量;(c)于使总计之能且到达预选定之値大于该指定値时,终止此熔接循环之该电流脉波:及(d)在该线与该工作件之间施加一低位准之背景电流,直至该熔接循环之下一短路情况为止。39﹒根据申请专利范围第38项之方法,其中该能量之总计步骤包括下列各项其他步骤:(e)产生一瓦特信号作为该电弧电压与该熔接电流之瞬间乘积;及(f)积合至少该电流脉波期间之上述瓦特信号,以提供该电流脉波前进时施加于该线能量指示之一信号。40﹒根据申请专利范围第39项之方法,指示下列各项其他步骤:(g)调整该第一一般电流位准,俾可于该脉波之上述第一部份期间该瓦特信号于一恒定値。41﹒根据申请专利范围第40项之方法,其中该调整步骤包括下列之另外步骤:(h)备置一脉兑调变器截波电路以控制该电源供给;及(i)响应瓦特信号偏离该恒定値之各项偏差,改变该我波定路之脉波买度。42﹒一种短路它弧熔接装置,包括一单独直流电源供给装具,以供产生不同位准之熔接电流,通过一从一固定座延伸及在熔接线与在工作件上一熔化金属池处该工作件间延伸各项可变距离之熔接线,该电流系响应定弧电压而流动,该熔接线系藉此受到连续之熔接循环,每一各该熔接循环包括一发弧情况,在此发弧情况期间,该线系与该他隔开,而施加于该线尾端之能量会超过一指定値,以使该线尾端之温度升高至熔化温度,而在该线之尾端构成一熔化金属球及一短路情况,在此短路情况期间,该线尾端上之上述熔化金属球先接触该熔化金属池,然后藉吻颈作用使该熔化金属球与该线斯开,而从该线转移至工作件,以引发下一熔接循环内之电弧,其特点包括:于该熔接循环发弧情况之关始时供产生一电浆提升雷流脉波用之装具,及于该电浆提升电流脉波期间供控制该熔接电流用之装具,俾于该电浆提升电流脉波期间提供一恒定之瓦特値。43﹒根据申请专利范围第42项之装置,其中该熔接电流控制装具为一脉宽调理器直流截波装具,供于该电浆提升电流脉波期间引导数个电流脉波垮越该线与工作件。44﹒根据申请专利范围第43项之装置,其中该置流控制装具包括供于该电装提升电流脉波期间控制该熔接电流用之装具,俾可提供一电浆伞之电弧。45﹒根据申请专利范围第42项之装置,其中该电流控制装具包括供于该电浆提升电流脉波期间控制该熔接电流用之装具,俾可提供一电浆伞之电弧。图示简单说明:图l为表示本发明之较佳具体实例之综合方块图及简要布线图;图2为本发明之较佳具体实例内所用之一系列图及特征表;图3为例示本发明之较佳具体实例,以供产生瓦特信号及供产生累积能量信号,俾于信号熔接循环期间可控制引向熔接线之能量用之布线图;图4为图3所示电路之输出处之代表性定时脉波;图5为图3所示布线图中一部份之简化视图及表示样品及固持特征;图6为表示图5所示电路之操作特性之图表;图7为表示根据本发明较佳具体实例所产生之瓦特找出信号双用途之方块图;图8为本发明之以增量格式用以表示操作特性所用某些标记之侧示图:图9为表示准备短路前熔接线端增量之部份图;图10为用于解释本发明之操作特性之说明图表。
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